Выбор правильного срабатывания сцены для динамичного

Dec 16, 2023

Лиза Эйтель | 26 ноября 2018 г.

Когда измерения дискретного продукта выполняются «на лету», очень важно, чтобы система движения минимизировала ошибки и корректировала все остальное.

Брайан Хандерхан | Менеджер по развитию бизнеса • Науки о жизниПатрик Лер | Менеджер по продукции • Отдел точной механики, электромеханики и приводов • Parker Hannifin Corp.

Динамическая метрология – это сбор данных об объектах, движущихся по движущимся осям машин. Это все чаще встречается при лазерном контроле и спектрометрии, и в первую очередь в производстве полупроводников и электроники, где используется линейное сканирование дискретного продукта во время различных процессов. Приложения в области медико-биологических наук, такие как клеточный анализ или секвенирование ДНК и генов, которые требуют высокой производительности сбора данных, также используют динамическую метрологию. Еще одно применение — прецизионная лазерная резка.

Поскольку ступени, несущие продукт, во время измерений находятся в движении, они должны иметь минимальные линейные ошибки, ошибки Аббе и планарные ошибки. Источников этих ошибок предостаточно, и они включают в себя несоответствие обработки линейных направляющих и сборки, несоответствие подшипников, трение, прогиб, температурные колебания, непоследовательную обратную связь и механическое закручивание.

Более подробную информацию обо всех трех типах ошибок можно найти на сайте blog.parker.com «Вход и поиск по динамической метрологии». Сведение ошибок к минимуму означает минимизацию их источников, включая несоответствия обработки и подшипников, трение, прогиб, температурные колебания, непостоянную обратную связь и механическое скручивание.

Для устройств линейного позиционирования промышленность определяет такую ​​ошибку восемью различными способами. Ошибки Аббе возникают в направлениях тангажа, рыскания и крена; они вносят значительный вклад в точность и повторяемость и количественно оцениваются с помощью угловых мер. Линейные ошибки в направлениях X, Y или Z напрямую связаны с точностью и повторяемостью и количественно оцениваются с помощью линейных мер. Напротив, плоские ошибки возникают в направлении X, Y или Z и непосредственно влияют на соседнюю ось в многоосной системе. Они также количественно оцениваются с помощью линейных мер.

Одно особое примечание: На точность влияет, когда точка измерения находится на некотором расстоянии от сцены… и общая погрешность выше, когда точка измерения находится дальше от сцены. В таких приложениях, где интересующая точка находится на некотором расстоянии от точек тангажа, рыскания или крена, минимизация ошибки Аббе наиболее важна. Инженеры-проектировщики должны учитывать такое увеличение таких ошибок при выборе линейных ступеней для приложений динамической метрологии.

Рассмотрим две операции, включающие точку измерения на некотором расстоянии от линейной ступени. Суммарная ошибка тем выше, чем точка измерения находится дальше от сцены.

Для динамической метрологии также необходим строгий контроль скорости подвижной части. Ошибка в виде неожиданного ускорения и замедления (как пульсация скорости) делает невозможным точный и последовательный сбор результатов в установках динамической метрологии. В частности, приложениям сканирования требуется хороший контроль скорости, иначе существует риск плохого сбора данных (относительно ожидаемого положения) и размытых результатов.

Управление скоростью имеет решающее значение для приложений динамической метрологии, поскольку последнее зависит от плавной скорости, обеспечивающей точные и последовательные измерения.

Причины пульсаций скорости включают отклонения в механической трансмиссии; изменения шага ходового винта или шкива; и трение изменяется по ходу хода. Другие факторы, которые могут вызвать пульсации скорости, включают погрешность устройства обратной связи, ограничение регулирования тока в приводе двигателя; частота ШИМ вместо линейного усилителя; и неоптимальные сервоалгоритмы и частота обновления управления.

Существует несколько способов минимизировать пульсации крутящего момента на осях ступеней: установить на привод устройство линейной обратной связи высокого разрешения; установите энкодер с очень низкой ошибкой деления (SDE) на осевой двигатель; или используйте контроллер привода с высокой частотой обновления сервопривода.